chapitre 6 : réaction acido-basique : dosage
étude d’une solution de chlorure d’hydroxylammonium (Polynésie
2009 4 points) corrigé
Le chlorure d’hydroxylammonium de formule NH3OHCl est un
solide ionique blanc qui, industriellement, est utilisé dans la synthèse des
colorants et de produits pharmaceutiques. Il est très soluble dans l’eau.On
se propose d’étudier le caractère acide d’une solution aqueuse S de chlorure
d’hydroxylammonium préparée au laboratoire. Données : pKA(NH3OH+(aq)
/ NH2OH(aq)) = 6,0 à 25°C
1. Étude du couple ion hydroxylammonium / hydroxylamine.
1.1. Écrire l’équation de
dissolution du chlorure d’hydroxylammonium dans l’eau.
1.2.
L’ion hydroxylammonium
appartient au couple acide / base : ion hydroxylammonium /
hydroxylamine NH3OH+(aq)
/ NH2OH(aq)).
1.2.1. Donner
la définition d’un acide au sens de Brønsted.
1.2.2. Écrire
l’équation (1) de la réaction entre l’ion hydroxylammonium et l’eau.
1.2.3. Déterminer
le domaine de prédominance de chaque espèce du couple.
2. Dosage de la solution S
On dose un
volume VA = 20,0 mL de la solution S par une solution aqueuse
d’hydroxyde de sodium (Na+(aq) + HO–(aq))
de concentration molaire en soluté
apporté CB = 2,5.10 –2 mol.L-1. On repère
l’équivalence à l’aide d’un indicateur coloré acido-basique.
2.1.
Faire un schéma annoté
du montage nécessaire à ce dosage.
2.2. Écrire l’équation (2) de la réaction de dosage
entre les ions hydroxylammonium NH3OH+(aq)
et les ions hydroxyde HO-(aq).
2.3. Étude de l’équivalence
2.3.1. Définir l’équivalence.
2.3.2. Le pH à l’équivalence vaut 9,1.
Choisir
un indicateur coloré convenant le mieux à ce dosage dans la liste suivante et préciser le changement de
couleur à l’équivalence.
|
Teinte de la forme acide |
Teinte de la forme basique |
Zone de virage |
Hélianthine |
rouge |
jaune |
3,1 – 4,4 |
Rouge de méthyle |
rouge |
jaune |
4,2 – 6,2 |
Phénolphtaléine |
incolore |
rose |
8,2 – 10,0 |
2.3.3. Le
virage de l’indicateur est obtenu pour un volume versé de la solution aqueuse
d’hydroxyde de sodium VBéq = 24,0 mL.
Déterminer
la concentration molaire CA en soluté apporté de la solution aqueuse
S.
3.
Avancement
de la réaction (1) de l’ion hydroxylammonium avec l’eau.
3.1. Le pH de la solution aqueuse S est 3,8. En déduire la
concentration des ions oxonium H3O+ dans cette solution.
3.2. Compléter littéralement le tableau d’avancement de
la réaction (1) en annexe à rendre avec
la copie.
3.3.
Donner l’expression du taux d’avancement
final t
de cette réaction en fonction de no et nf (H3O+)
puis en fonction des concentrations molaires CA et [H3O+]f.
Calculer sa valeur. Cette réaction
est-elle totale ?
3.4. Exprimer la constante d’acidité KA
de la réaction (1) puis la calculer.
3.5.
En déduire la valeur du pKA puis
la comparer à celle donnée dans l’énoncé.
ANNEXE À RENDRE AVEC LA COPIE
Équation chimique (1) |
|
NH3OH+(aq) +
H2O(l)
= |
|||
État du système |
Avancement (mol) |
Quantités de matière (mol) |
|||
État initial |
0 |
n0 |
Solvant |
|
|
État final réel |
xf |
|
Solvant |
|
|
État final si la réaction est totale |
xmax |
|
Solvant |
|
|